張云，陳敬武

（河北工業(yè)大學經濟管理學院，天津 300401）

既有大公建筑綠色化改造演化博弈研究

張云，陳敬武

（河北工業(yè)大學經濟管理學院，天津 300401）

為了推動既有大型公共建筑的綠色化改造工作，運用演化博弈論的思想方法，對我國目前的既有大型公共建筑的綠色化改造決策問題進行分析研究，對開發(fā)商與政府方進行了演化博弈分析，得出了雙方的進化博弈穩(wěn)定解，提出政府需增加激勵力度，不斷進行技術革新，推進綠色化改造的發(fā)展等建議．

既有建筑；公共建筑；綠色化改造；進化博弈論

0 引言

在20世紀中后期，人類社會進入了一個飛速發(fā)展的階段，對于各種資源的需求也日益增長．但是，近幾十年世界上各種資源危機接連爆發(fā)，讓我們逐步認識到可持續(xù)發(fā)展的重要意義．而作為耗能最大的行業(yè)，建筑業(yè)消耗了近一半的資源．于是在20世紀60年代出現(xiàn)了綠色建筑的概念，并且在20世紀90年代得到了廣泛發(fā)展．在這之后的新建建筑可以依照綠色建筑的理念進行設計建造，但是既有建筑就只能通過綠色化改造來實現(xiàn)這一目標．

既有建筑綠色化改造是指通過對既有建筑進行節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、室內環(huán)境改善以及室外資源優(yōu)化整合等方面的綜合性改造，使既有建筑具備綠色屬性，達到綠色建筑的標準．大型公共建筑是既有建筑中耗能最大、最急需綠色化改造的建筑類型．由于在建造時并未考慮到綠色環(huán)保理念，僅僅強調其功能性，導致了這些大型公共建筑的運營成本偏高，能源利用率低，環(huán)境污染嚴重．如果不及時解決這一問題，勢必會影響我國可持續(xù)發(fā)展道路的進程，甚至會影響到子孫后代的居住生活環(huán)境[1]．

國外在這方面的研究起步較早，已經形成了相應的體系，從既有建筑改造的決策到改造完成之后的評價均比較完善，并且有針對各種類別建筑的專門性研究．雖然目前我國也已經有不少學者對既有建筑綠色化改造的各個方面進行了相關的深入研究，但其研究對象一般為既有建筑的政策發(fā)展以及評價方面，針對既有建筑中某一類別建筑的研究較少，而且使用的研究方法多為層次分析法、模糊綜合評判等在這些領域已經比較成熟的方法，使用博弈論相關的方法，對其市場中各個主體利益相關行為的研究較少．

對既有大型公共建筑的綠色化改造應用演化博弈論的方法進行分析研究，有助于我們了解各參與方的行為動態(tài)，分析其以利益為代表的深層次原因，剖析目前市場上各個主體都不偏向于改造的現(xiàn)象，從而推動既有大型公共建筑的綠色化改造工作的順利開展，為我國走可持續(xù)發(fā)展的道路提供理論依據．

1 我國既有大型公共建筑基本現(xiàn)狀介紹

根據國家建設部規(guī)定：大型公共建筑是指單棟建筑面積在2萬m2以上的辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運輸用房．包括各種城市綜合體、醫(yī)院、學校等等．天津市國土資源和房屋管理局數(shù)據顯示：天津既有非住宅建筑共計8.9萬幢，建筑面積1.4億m2，主要為公共建筑和工業(yè)建筑[2]．大型公共建筑作為一個城市的形象，是人們公共活動的重要場所，然而對既有建筑進行綠色化改造這項工程卻存在著很多的問題．

1）運行現(xiàn)狀不容樂觀，存在著各種問題．這主要是指既有建筑在建造的時候還沒有相應的綠色標準，以及配套的強制措施．導致在公共建筑中普遍存在圍護結構熱工性能差，采暖制冷設備以及照明系統(tǒng)效率低下的問題，能源利用率低，每年都要消耗大量的能源．據中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部統(tǒng)計，建筑行業(yè)要消耗50%的能源和48%的水資源，并且排放了50%的溫室氣體和40%以上的固體廢料[3]．

2）既有建筑綠色化改造尚未得到充分重視．現(xiàn)在實踐中人們常常用既有建筑節(jié)能改造來替代既有建筑綠色化改造，但其實節(jié)能改造只是綠色化改造的一部分，既有建筑綠色化改造涵蓋的范圍要更廣，不僅包括節(jié)能改造，還有節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、室內舒適度等方面的問題．另外政府決策者總是更加注重大投資的新建綠色建筑，而忽視相對成本低廉的既有建筑綠色化改造[4]．

3）激勵機制不完善，既有建筑綠色化改造資金缺乏．因為既有建筑綠色化改造要從各個方面對建筑進行全方位改造，在短期內需要投入大量資金，很多投資商從這方面進行計算，得出的結果是不進行投資．而站在政府的角度看，既有建筑綠色化改造能夠節(jié)約資源，保護環(huán)境，其長期收益才是顯著的．這種矛盾就導致了目前既有建筑綠色化改造的投資不足，需要更完善的激勵機制[5]．

4）法律規(guī)章體系與評價體系不健全．雖然我國目前已經于2006年出臺了《綠色建筑評價標準》作為現(xiàn)有綠色建筑的建設依據，而且還有一些相關的法律法規(guī)輔助，但是我國目前還沒有專門針對既有建筑綠色化改造的法律規(guī)章或者評價標準．既有建筑綠色化改造與新建綠色建筑還有一定的區(qū)別，對于《綠色建筑評價標準》可以借鑒但是無法直接套用，所以應當加快立法進程．

2 既有大型公共建筑綠色化改造主體行為博弈分析

演化博弈論（Evolutionary Game Theory）出現(xiàn)在20世紀70年代，以Sm ith and Price（1973）在他們發(fā)表的創(chuàng)造性論文中首次提出演化穩(wěn)定策略（Evolutionary Stable Strategy）的概念為標志．演化博弈論整合了理性經濟學與演化生物學的思想，它不再將人模型化為超級理性的博弈方，而是認為人類通常是通過“試錯”的方法達到博弈均衡的，與生物的演化具有共性，所選擇的均衡是達到均衡的均衡過程函數(shù)，因而歷史、制度因素以及均衡過程的某些細節(jié)均會對博弈的多重均衡選擇產生影響．傳統(tǒng)博弈論認為參與方是完全理性的，而演化博弈論則降低了這方面的要求，認為博弈的主體是有限理性的，他們在一開始不會選擇最優(yōu)策略，而是在互相學習與調整中得到進化，最終形成策略均衡和演化穩(wěn)定，從而比傳統(tǒng)博弈論更加符合實際情況[6]．

對于既有大型公共建筑的綠色化改造，不同參與方有不同的投入方式和收益來源，但總體上都是短時期內的高成本高投入，從而獲得長時間里的長線收益．影響決策行為的因素有很多，如市場的成熟度，政府的激勵力度等；與之相關的參與方包括政府，開發(fā)商，業(yè)主，節(jié)能服務企業(yè)，綠色評估機構和其他市場主體等多種市場主體．本文主要探討開發(fā)商和政府方的博弈過程．

作為政府一方來說，既有建筑綠色化改造的收益主要是能夠節(jié)約資源，保護環(huán)境；作為建筑擁有著一方來說，其收益主要是能夠在以后很長一段時間內節(jié)約運行成本，并且提高房屋的居住使用舒適度[7]．

依照各參與方的投入與收益要均衡的原則，根據改造之后的收益，決定各參與方投入的比例與方式，下面是政府參與方與建筑擁有著參與方（開發(fā)商）的既有建筑綠色化改造決策過程的進化博弈分析．

2.1 基本假設

1）有2個局中人，局中人1是既有大型公共建筑綠色化改造的政府方，可以采取激勵措施對開發(fā)商，也就是局中人2進行激勵；也可以采取強制措施令其改造，但如采取此種措施，則需要輔以有效的監(jiān)督．局中人2則對政府方的措施采取相應的回應行動．

2）在這個過程中，政府方有4種策略選擇，即政府對開發(fā)商“強制并且激勵”，“強制但不激勵”，“不強制但激勵”，“不強制并且不激勵”；開發(fā)商有兩種純策略選擇，即“改造”與“不改造”．

3）政府與開發(fā)商雙方都相互了解，是完全信息的；政府是完全理性的決策主體，其目標是從總體的角度出發(fā)；開發(fā)商是有限理性的決策主體．并且是由政府先進行決策，之后開發(fā)商了解政府的策略后，再決定是否進行改造，所以是動態(tài)博弈模型．

2.2 模型建立

1）設政府對既有大型公共建筑綠色化改造可以強制執(zhí)行也可以不強制執(zhí)行；進行激勵的概率為χ，則不激勵的概率為（1χ）；相應的開發(fā)商進行改造的概率為y，則不改造的概率為（1 y）．

2）對于開發(fā)商來說，設政府選擇不進行激勵時開發(fā)商選擇不改造的收益為0，選擇改造的收益為m1；當政府采取稅收補貼等方式進行激勵時開發(fā)商進行改造從政府方得到的收益為n2，進行改造本身收益為m2．總收益為（m2+n2），因為在激勵措施下開發(fā)商改造行為會更優(yōu)化，所以m2>m1；相應的如不進行改造則會產生一些收益損失n1．

3）對于政府來說，當政府選擇不進行激勵時開發(fā)商不進行改造，政府收益為0，而當此時開發(fā)商選擇改造，政府會得到一些外部收益，記為p1；當政府進行激勵時，會產生一定的激勵成本，記為c，此時開發(fā)商若不改造，則政府收益為c，開發(fā)商進行改造，政府收益為（p2c），因為在激勵措施下開發(fā)商改造行為會更為優(yōu)化，所以p2>p1．

4）同時，當政府選擇不強制執(zhí)行的時候，不會產生額外費用和其他影響；但當政府選擇強制執(zhí)行的時候會產生額外的執(zhí)行及后期監(jiān)督費用q，此時開發(fā)商如果依然選擇不改造的損失為無窮大，如表1所示．

表1 既有建筑綠色化改造政府與開發(fā)商間得益矩陣Tab.1 Payoffmatrixesbetween governmentand developers

2.3 當政府不強制執(zhí)行時的模型求解

2.3.1 政府與開發(fā)商間的動態(tài)復制方程

對于政府來說，設其進行激勵的期望收益為U1，不進行激勵的期望收益為U2，群體的平均期望收益為E1，則有

同理，對于開發(fā)商來說，設其選擇改造的期望收益為U3，不進行改造的期望收益為U4，群體的平均期望收益為E2，則有

由E1和E2可得政府采取激勵措施時的復制動態(tài)方程Fχ和開發(fā)商選擇進行改造時的復制動態(tài)方程F y

式(7)和式(8)分別表示了如果政府選擇激勵的收益U1比群體的平均收益E1高，則群體相應的比例就會上升；如果開發(fā)商選擇改造的收益U3比群體的平均收益E2高，則群體相應的比例也會上升．

對于一個進化穩(wěn)定策略來說，必須能抵抗微小的擾動才可以，即不僅僅要求Fχ=0，并且根據微分方程的“穩(wěn)定性定理”，要求同時滿足F'χ<0時，該點才是真正的進化穩(wěn)定策略點．

2.3.2 政府的復制動態(tài)方程分析

2.3.4 政府與開發(fā)商初始狀態(tài)分析

通過分析，得到了政府與開發(fā)商的進化穩(wěn)定策略，把他們畫在同一個坐標系中，其結果如圖3所示．

從圖3中可以得到，O 0,0和C 1,1是政府與開發(fā)商既有建筑綠色化改造博弈中的兩個進化穩(wěn)定策略，而另外的3個點A 0,1，B 1,0，Dχ*,y*則不具有收斂和抗干擾的性質，因此他們并不是復制動態(tài)中的穩(wěn)定點．其中Dχ*,y*是鞍點，分割了兩個穩(wěn)定區(qū)域，圖形ACBD表示最終結果趨向C點，即政府采取激勵措施并且開發(fā)商選擇改造；圖形ADBO表示最終結果趨向O點，即政府不采取激勵措施并且開發(fā)商不選擇改造．而兩個圖形的面積則表示了最終結果趨向的概率．

圖1 政府進化路徑復制動態(tài)方程相位圖Fig.1 Evolutionary path replicated dynamic equation phase diagram of government

圖2 開發(fā)商進化路徑復制動態(tài)方程相位圖Fig.2 Evolutionary path replicated dynamic equation phase diagram of developers

圖3 政府與開發(fā)商進化博弈復制動態(tài)演化相位圖Fig.3 Evolutionary game replicated dynamic equation phase diagram of the government and develop-

2.4 當政府強制執(zhí)行時的模型求解

2.4.2 復制動態(tài)方程分析

首先看政府，由于F1χ=Fχ，則說明當政府采取強制措施時，策略穩(wěn)定點及其趨勢和政府不采取強制措施相比未發(fā)生變化，但是對比可得總體收益減少了執(zhí)行及監(jiān)督成本q．之后看開發(fā)商，由于F1y=+，說明當政府采取強制措施時，開發(fā)商不改造的成本極大，所以不會有開發(fā)商選擇不改造．

3 算例

例如某既有大型公共建筑有進行綠色化改造的潛在需求，已知政府采取了激勵措施，但并沒有采取強制措施；相關數(shù)據如下：c=0.5，p1=1，p2=2，n2=0.3，m1=1，m2=1，n1=0.3，χ、y=0.5．

由以上數(shù)據繪制出既有建筑綠色化改造政府與開發(fā)商間得益矩陣，發(fā)現(xiàn)當政府進行激勵并且開發(fā)商進行改造時是雙贏狀態(tài)；政府不激勵開發(fā)商自發(fā)進行改造時，政府會獲益，但是開發(fā)商會受到損失；當政府進行激勵但開發(fā)商并不進行改造時，雙方都受到損失；當政府不激勵開發(fā)商也不改造時，雙方均沒有任何收益和損失．具體見表2．

表2 既有建筑綠色化改造政府與開發(fā)商間得益矩陣Tab.2 Payoffmatrixesbetween governmentand developers

4 結論

很明顯，既有建筑綠色化改造政府和開發(fā)商雙方是相互制約，相互協(xié)調的．開發(fā)商主要考慮的問題依然是經濟效益問題，因此要想讓開發(fā)商更多的選擇進行綠色化改造，最好的方法就是使政府增加激勵力度，如財政補貼和稅收減免等方法，并且同時進行技術革新，推進既有建筑綠色化改造方法的發(fā)展，增加改造收益，減少改造成本；而希望依靠政治手段，強制推行綠色化改造，雖然在短期內也會取得一定的效果，但會增加很多不必要的成本，并不是一個好的選擇．從另一方面來說，只有更多的開發(fā)商選擇了進行既有建筑綠色化改造，政府才能得到更多的長遠收益，我國才能順利的推進可持續(xù)發(fā)展的進程，進入一個良性循環(huán)，我們賴以生存的地球環(huán)境才能盡最大可能被保護．

[1]王?。覈扔薪ㄖG色化改造發(fā)展現(xiàn)狀與研究展望[J]．建筑科技，2013（13）：22-26．

[2]路紅，徐連和，傅建華．天津市既有建筑綠色化改造探索與實踐[J]．城市，2012（10）：24-27．

[3]仇保興．從綠色建筑到低碳生態(tài)城[J]．城市發(fā)展研究，2009（7）：1-11．

[4]周建民，于洪波，等．既有建筑綠色化改造特點方法與實例[J]．建筑科技，2013（13）：34-37．

[5]陶品竹．既有建筑綠色化改造的管理激勵機制[J]．建筑科技，2012（23）：70-71．

[6]謝識予．有限理性條件下的進化博弈理論[J]．上海財經大學學報，2001，3（5）：3-9．

[7]劉偉兵，王先甲．進化博弈決策機制設計綜述[J]．運籌與管理，2008，17（1）：84-87．

[責任編輯 徐劍]

Research on the existing large public building green retrofit based on evolutionary game theory

ZHANG Yun，CHEN Jing-wu

(Schoolof Economics and Management,HebeiUniversity of Technology,Tianjin 300401,China)

In order to promote theexisting largepublicbuildinggreen retrofit,based on the evolutionary game theory, weaim toanalyze thedecision problems in ourexisting largepublicbuilding green retrofit.Wehaveanalyzed developers and the government in the evolutionary game to reach a problem solution and thuswe have the follow ing suggestions: Governmentneeds to increase incentives,proceed w ith technological innovation,and promote green development. Key words existing building;public building;green retrofit;evolutionary game theory

F 224；TU-9

A

1007-2373(2015)01-0113-06

10.14081/j.cnki.hgdxb.2015.01.022

2014-11-03

河北省社會科學基金（HB14GL028）

張云（1990-），男（漢族），碩士．通訊作者：陳敬武（1965-），男（漢族），教授，博士．

數(shù)字出版日期：2015-01-24數(shù)字出版網址：http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1208.T.20150124.1116.007.htm l